Офіційний веб сайт

Цикл наукових праць "Створення матеріалів з новими властивостями шляхом формування твердих розчинів Bi-Sb та штучних клатратних систем С60-Bi

М92

 

Автори: Дроздова Г.А., к.ф.-м.н.,  Дроздов А.М., к.ф.-м.н.

 

Представлений Національним технічним університетом «Харківський політехнічний інститут».

 

 

В результаті проведених комплексних досліджень полікристалічних твердих розчинів Bi–Sb в інтервалі концентрацій 0 – 20 ат.% Sb встановлено залежності параметрів кристалічної ґратки, мікротвердості, акустичних, електрофізичних, гальваномагнітних і термоелектричних властивостей від складу, температури, магнітного поля і технології виготовлення кристалів. Вперше спостережено немонотонний характер ізотерм фізичних властивостей, який свідчить про існування концентраційних фазових переходів.

Експериментально встановлено фізичні закономірності формування одно – і двокомпонентних плівок системи С60 – Bi при осадженні у вакуумі термічно випарених молекул С60, прискорених іонів вісмуту та їх сумісній конденсації. Рентгенографічними та електронно - оптичними методами вивчено структуру сформованих конденсатів.

Одержані результати мають фундаментальне значення з точки зору розвитку наукових уявлень в галузі фізики твердих розчинів,  фізики фазових переходів та матеріалознавства фуллеренів.

Кількість публікацій: 43   наукових  публікацій,в т.ч. 20 статей,  23 тези доповідей.

Надіслати коментар

Коментарі

В.М. Пузіков

Открытие новых форм существования углерода — фуллеренов, нанотрубок и графенов внесло существенные коррективы в существующие знания в области физики твердого тела и стало основой для развития нового направления — создание материалов и композиций на основе кластерных материалов. Работа Дроздовой А.А. и Дроздова А.Н. направлена на установление физико-материаловедческих основ создания перспективных материалов на базе твердых растворов системы Bi — Sb и металлофуллеренов С60 — Ві и безусловно является актуальной.
Авторы принадлежат к известной школе в области физики пленок и физического материаловедения с мощной экспериментальной и аналитической базой. Работа выполнена на высоком уровне, а полученные результаты имеют важное фундаментальное и прикладное значение в области физики твердого тела, о чем свидетельствует большое количество публикаций в ведущих научных изданиях.

Считаю, что необходимо поддержать данную работу, а ее авторы достойны присуждения премии Президента Украины для молодых ученых.

Директор института Монокристаллов НАН Украины,
доктор физ. - мат. наук,
академик НАН Украины,
лауреат Государственной премии Украины Пузиков В.М.

С.І.Сидоренко

Робота авторів Дроздової Г.А. і Дроздова А.М. є комплексним дослідженням структури і властивостей твердих розчинів системи Bi-Sb, а також особливостей формування клатратних структур С60 – Ві з використанням іонно-плазмових методів осадження. Робота спрямована на встановлення фізико-технічних основ модифікації властивостей існуючих матеріалів шляхом варіації концентрацій домішок в них і створення нових перспективних матеріалів з кластерною структурою на основі молекулярної форми вуглецю – фулерену.
Робота відрізняється великим обсягом виконаних експериментальних досліджень із залученням сучасних методів синтезу зразків, аналізу їх структури і властивостей. Публікації в авторитетних вітчизняних та зарубіжних наукових журналах свідчать про актуальність досліджень в цій області і про світовий рівень отриманих результатів.
Вважаю, що автори роботи гідні присудження премії Президента України для молодих вчених.

Завідувач кафедри фізики металів
Національного технічного Університету України
«Київський політехнічний інститут»,
заслужений діяч науки і техніки України,
член-кореспондент НАН України,
д.ф.-м.н., професор С.І. Сидоренко

Григорьев О.Н.

Легирование материалов является широко распространенным способом модифицирования их свойств. Несмотря на кажущуюся простоту идеи формирования твердых растворов, ее реализация зачастую сопряжена со многими трудностями технического характера и имеет ряд принципиальных ограничений, связанных с различной степенью взаимодействия компонентов и невозможностью управлять структурой примесной подсистемы, что не позволяет в полной мере целенаправленно изменять свойства материалов. Расширить возможности легирования в некоторой степени возможно при использовании ионно-плазменных методов, применение которых позволяет достичь концентрации примеси, превышающей равновесный предел растворимости. В отношении возможности управления структурой примесной подсистемы весьма перспективными кажутся материалы с каркасной структурой, которые могут выступать в качестве некой матрицы с заданной системой полостей, заполняемых атомами допанта.
В предложенной авторами работе с одной стороны продемонстрированы возможности вышеперечисленных путей по созданию материалов с новыми свойствами, а с другой стороны получены новые, нетривиальные результаты, имеющие как научную, так и практическую ценность.
Авторами впервые обнаружены концентрационные аномалии свойств твердых растворов Bi-Sb, связанные с переходами в бесщелевое состояние и фазовыми переходами перколяционного типа. На основании изучения особенностей формирования металлофуллереновых конденсатов модельной системы С60 – Bi при помощи ионно-плазменных методов установлены критерии стабильности молекул фуллерена в условиях ионного облучения и созданы модельные представления, описывающие процессы структурообразования металлофуллеренов при осаждении потоков компонентов с повышенной энергией ионов металла.
Практическую значимость полученных результатов в первую очередь определяет возможность контролированного изменения свойств твердых растворов Bi-Sb, что позволяет оптимизировать их электрофизические, гальваномагнитные, термоэлектрические и механические характеристики при использовании в твердотельных низкотемпературных холодильниках. Установленные авторами закономерности формирования дифракционных картин кристаллами металлофуллереновых клатратов могут быть использованы для усовершенствования дифракционных методов анализа структуры легированных фуллеритов.
Большое количество экспериментальных данных, разнообразие применяемых методик исследований и публикации в авторитетных научных журналах свидетельствуют о высоком уровне проведенной работы, достоверности полученных результатов и актуальности данного направления исследований. Считаю, что авторы работы Дроздов А.Н и Дроздова А.А. заслуживают присуждения премии Президента Украины для молодых ученых.

Григорьев О.Н. - зав. отделом конструкционой керамики и керметов Института проблем материаловедения НАН Украины, доктор физ. мат. наук, член -корреспондент НАН Украины

Шевченко С. И.

Представленная работа А. Н. Дроздова и А. А. Дроздовой состоит из двух частей, выполненных соответственно первым и вторым автором. Поэтому мой комментарий также разделен на две части.

Сначала о первой части. С момента открытия в 1985 году новой формы наноструктурированных углеродных материалов — фуллеренов, они и материалы на их основе являются объектом постоянного изучения, поскольку характеризуются комплексом уникальных свойств, которые могут быть использованы в различных областях медицины, техники и электроники. Из соединений на базе фуллеренов значительный интерес представляют молекулярные кристаллы (фуллериты), легированные атомами различных элементов.
В работе исследованы процессы формирования и изучена структура фуллеритовых и металл-фуллеритовых покрытий, полученых путем осаждения в вакууме термически испаренных молекул С60 и ускоренных ионов Ві. Получен ряд важных результатов с большой степенью новизны, среди которых можно выделить следующие:
1. Комплекс экспериментальных данных, связанных с влиянием облучения на процесс формирования, состав и структуру покрытий С60 — Ві, и условия, при которых ионное облучение не вызывает разрушение молекулы фуллерена.
2. Установление закономерностей формирования дифракционных картин кристаллами металлофуллереновых клатратов, образованных в результате заполнения атомами легирующего компонента различного типа пор в структуре фуллерита, которые позволили выяснить положение и количество атомов висмута, внедренных в ГЦК решетку фуллерита.

Теперь о второй части. Но сначала небольшое отступление. Как известно, вещества делятся на металлы, диэлектрики и полупроводники. Последние - это диэлектрики с малой энергетической щелью между потолком валентной зоны и дном зоны проводимости. Оказалось, однако, что диэлектрики бывают разные. В самое последнее время обнаружен особый класс диэлектриков, которые получили название топологических диэлектриков. У этих веществ имеется энергетическая щель в объеме и бесщелевое (проводящее) состояние на поверхности. Поверхностное проводящее состояние очень необычно и связано оно с дираковскими фермионами. Изучению свойств топологических диэлектриков и дираковских фермионов посвящено в последние пять лет огромное количество теоретических и экспериментальных работ, и можно сказать, что в настоящее время это самая "горячая точка" в физике конденсированного состояния.

Возвращаясь к рассматриваемой работе, отметим, что первым топологическим изолятором, обнаруженным экспериментально в 2008 г., был сплав Bi(1-x)Sb(x). Так вот, вторая часть представленной работы посвящена изучению электрических и механических свойств сплавов Bi(1-x)Sb(x) в области концентрации 0.20>x>0, где при x≈3...5 ат. % должно реализоваться состояние топологического диэлектрика. Следует подчеркнуть, что эксперименты авторов по изучению этих сплавов начаты за несколько лет до открытия топологических изоляторов. Обнаруженный ими ряд аномалий электрофизических и гальваномагнитных свойств, интересный и сам по себе, свидетельствует о большой перспективности выполненных научных исследований и целесообразности их продолжения и расширения. Не вызывает сомнения, что рассматриваемая работа заслуживает присвоения ей Премии Президента Украины для молодых ученых.

Доктор физ.-мат. наук, лауреат Государственной премии Украины, ведущий научный сотрудник ФТИНТ НАН Украины С. И. Шевченко.

Стасюк З.В.

Цикл наукових праць Дроздової Г.А. та Дроздова А.М. присвячений актуальній проблемі фізики твердого тіла — створення нових матеріалів з заданими властивостями. Результати досліджень, отримані в даній роботі, мають важливе наукове та прикладне значення, вони поширюють фізичні увлення щодо можливостей керування властивостями матеріалів за рахунок утворення твердих розчинів та виготовлення принципово нового класу об'єктів — металофуллеренових клатратів із заданою структурою домішкової підсистеми.
Застосування сучасних взаємодоповнюючих методів досліджень вказує на достовірність отриманих результатів та високий науковий і експериментальний рівень молодих науковців. Вважаю, що автори Дроздова Г.А. та Дроздов А.М. безумовно заслуговують присудження премії Президента України для молодих вчених.

Завідувач кафедри
фізичної та біомедичної електроніки
Львівського національного університету
імені Івана Франка,
доктор фізико-математичних наук,
професор Стасюк З.В.

Гурин В.А.

Цикл научных работ Дроздовой А.А. и Дроздова А.Н. относится к наиболее актуальному в настоящее время направлению исследований в области физики твердого тела - синтезу материалов с наперед заданными свойствами. Авторы творчески подошли к решению данной проблемы, выбрав в качестве объектов исследования как достаточно хорошо известные системы твердых растворов Bi-Sb, так и относительно новый класс материалов на основе молекулярной формы углерода — фуллерена, отличительной особенностью которых является наличие системы полостей большого размера, что позволяет располагать атомы примеси в фуллеритовой матрице строго определенным образом. Разнообразие использованных авторами методик синтеза и анализа образцов, а также характер решаемых задач делает указанную работу по сути междисциплинарной. При этом особо хочется отметить поисковый характер представленной работы, что несомненно придает ей еще большую научную значимость.
Наиболее выдающиеся результаты, полученные в результате проведенных исследований таковы:
1. Впервые в твердых растворах Bi-Sb в интервале концентраций 2,5 – 3,5 ат.% Sb выявлены концентрационные аномалии, которые рассматриваются как проявление критических явлений при электронном фазовом переходе в бесщелевое состояние, который сопровождается процессами упорядочения примесных атомов сурьмы.
2. Экспериментально определен критерий стабильности молекул фуллерена в условиях ионного облучения и установлена принципиальная возможность формирования металлофуллереновых клатратов системы С60 - полуметалл при помощи ионно-плазменных методов.
3. Установлены закономерности формирования дифракционных картин кристаллами металлофуллеренов, учет которых существенно повышает информативность рентгеновских методов анализа их структуры, позволяя определять тип заполняемых атомами примеси пустот кристалла фуллерита и их концентрацию.
Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современных методов исследования, а большое количество публикаций по материалам исследований в известных и часто цитируемых журналах свидетельствует о высоком научном уровне работы и ее актуальности. Считаю, что авторы заслуживают присуждения премии Президента Украины для молодых ученых.

Начальник отдела углерод-графитовых материалов Института физики твердого тела,
материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ НАН Украины - лауреат Государственной премии СССР, доктор технических наук Гурин В.А.

М.О.Стржемечний

Целенаправленное создание материалов с новыми физическими свойствами является необходимым условием научно-технического прогресса. В настоящее время разработаны и успешно реализуются различные подходы для достижения этой цели. В работе Дроздова А.Н. и Дроздовой А.А. представлены с одной стороны – традиционный, но далеко не исчерпавший себя, путь управления свойствами твердых растворов за счет изменения концентрации, и с другой – путь создания принципиально нового класса объектов – искусственных клатратных систем на базе недавно открытой новой аллотропной формы углерода - фуллерена.
Основными достижениями работы как с фундаментальной, так и с практической точки зрения, являются получение новых экспериментальных данных о концентрационной зависимости физических свойств твердых растворов Bi–Sb в области малых (до 10 ат.%) концентраций Sb, а также установление основных физических закономерностей формирования металлофуллереновых конденсатов системы С60 - Bi при помощи ионно-плазменных методов, а также практические методики, позволяющие существенно повысить информативность дифракционных методов анализа их структуры.
Необходимо отметить большой объем выполненных экспериментальных работ, которые включают как изготовление трудоемких образцов, так и проведение их исследований с помощью большого количества методов.
Основные результаты работы А.Н. Дроздова и А.А. Дроздовой опубликованы в авторитетных научных журналах и доложены на многочисленных международных и отечественных научных конференциях. Считаю, что авторы несомненно достойны присуждения премии Президента Украины для молодых ученых.

член-корреспондент НАН Украины М.А. Стржемечный, доктор физ.- мат. наук, зав. отдела ФТИНТ им. Б.И. Веркина НАН Украины.